CN113264109A - 一种铰接特种车辆的铰接机构 - Google Patents

Abstract

一种特种铰接车辆的铰接机构，包括转向油缸、横向调节油缸、伸缩油缸、俯仰油缸、锁紧机构、伸缩杆、扭转座、连接座、转向铰接座和连接座。扭转座与连接座通过轴孔配合，通过伸缩油缸驱动实现连接座在扭转座的圆柱滑道上纵向运动，调节铰接机构长度；连接座与转向铰接座销轴连接，通过转向油缸伸缩实现转向运动，通过横向调节油缸可实现转向油缸与伸缩油缸铰点横向位置控制，改变铰接机构宽度；通过锁紧机构与伸缩杆的配合实现在转角不变的工况下铰接机构的锁死，增强转向机构的刚度；转向铰接座与连接座销轴连接，通过俯仰油缸实现俯仰运动。本发明优化了铰接机构参数，增强转向机构的刚度，提高车辆稳定性，减小油缸负载；通过横纵向调节，满足了在前后车体较宽情况下大转角的实现。

Description

一种铰接特种车辆的铰接机构

技术领域

本发明属于铰接特种车辆领域，具体来说，是一种铰接特种车辆的铰接机构。

背景技术

铰接特种车辆由于特殊的铰接转向机构，具有转向半径小、机动性能好、适应性广泛、生产率高等优点，广泛应用于农业、林业、建筑、抢险救援、军事等领域。我国幅员辽阔，地形复杂多样，平原、高原、山地、丘陵、盆地五种地形齐备；沼泽、河流、湖泊众多且分布较广，对于这些松软、湿滑或崎岖路面，铰接特种车辆能较好适应各种复杂环境；此外，在洪涝、台风、暴雪、地震，山体滑坡、泥石流等自然灾害的抢先救援中，在一些基础设施薄弱，环境复杂且恶劣的地区基础设施建设中，铰接特种车辆也发挥着重要作用。

目前，铰接特种车辆通常具有转向和扭转两自由度的铰接机构；转向、俯仰和扭转三个自由度的铰接机构。本发明的铰接机构为三自由度铰接机构，能够实现前后车体的转向、俯仰和扭转运动，使得铰接特种车辆的轮胎可以与地面充分贴合，提高非结构地形的通过能力；对于铰接结构增强其“等效刚度”的研究，国内外学者有改进转向液压系统设计、改变液压转向系统控制策略等方法，但效果并不理想。

中国专利《一种铰接履带车辆的三自由度铰接机构》CN105857392A公开了一种结新颖、易于制造与维修的三自由度铰接机构；中国专利《一种电驱动铰接式全地形履带车无液压转向铰接机构》CN110104061A公开了一种电驱动铰接式全地形履带车的无液压转向铰接机构；通过俯仰架、扭转架、连接盘与铰接支座相连接，实现铰接结构高度集中化，降低电驱动铰接式全地形履带车的结构与功能冗余，降低整车质量，同时提高车辆可靠性；二者铰接机构均设计巧妙，与传统铰接车辆的铰接机构相比轻量化效果显著，但仍然没有辅助增强转向机构的等效刚度，在某些工况下，也无法实现铰接机构的横纵向调节，铰接特种车辆的转向灵活性受到了限制。

并且由于铰接特种车辆的铰接转向结构形式，车辆横向稳定性差、可操纵性差；使得铰接车只能以较低车速行驶或配备操作辅助系统，严重降低了铰接车工作安全性与作业效率，无法很好的完成一些特殊的军事应用、抢险救援等任务，也不符合操纵者及相应企业的需求；并且在目前的铰接特种车辆的设计中，受限于前后车体较宽而为了保证铰接机构的等效刚度，需要尽可能的缩短铰接机构的长度，从而导致前后车转向角度相对偏小，无法实现铰接特种车辆大转角小半径的需求。

发明内容

本发明提供一种具有辅助增强转向机构等效刚度的可调节特种车辆铰接机构，目的是解决当前铰接特种车辆在高速行驶以及作业过程中铰接机构刚度不足导致的车辆稳定性较差，车辆蛇形摆动以及前后车体较宽导致在前后车转向角度相对偏小，无法实现铰接特种车辆大转角小半径等问题。

一种铰接特种车辆的铰接机构，包括扭转座、第一伸缩油缸、伸缩座、第一连接滑块、支撑座、第一锁紧机构、第一伸缩杆、第一转向油缸、转向铰接座、第二连接滑块、第一横向调节油缸、连接座、第二横向调节油缸、俯仰油缸、第二连接滑块、第二转向油缸、第二伸缩杆、第二锁紧机构、挡片、第一随动滑块、第二伸缩油缸、第三横向调节油缸、第四横向调节油缸、第二随动滑块、俯仰连接座、后车体和前车体，扭转座与后车体连接，能实现铰接特种车辆前后车的扭转运动；扭转座一侧拥有两个圆柱滑轨，伸缩座上开有通孔，扭转座与伸缩座通过轴孔配合，能实现伸缩座在扭转座上圆柱滑轨上实现纵向运动，通过第一伸缩油缸与第二伸缩油缸的伸缩实现整个铰接机构纵向的长度调节；第一伸缩油缸一端与第二随动滑块通过第二随动滑块上的销轴连接，第一伸缩油缸另一端与第一连接滑块通过第一连接滑块上的销轴连接，第二随动滑块可沿着扭转座上的滑道运动，在扭转座上的滑道端部具有挡块以防止第二随动滑块脱落，第一连接滑块开有通孔，通过轴孔配合，能沿着伸缩座上的圆柱滑轨横向运动；通过第四横向调节油缸伸缩能实现第一连接滑块处于伸缩座上圆柱滑轨的不同位置以调节第一转向油缸和第一伸缩油缸的横向位置，在第一伸缩油缸长度一定的情况下，第二随动滑块跟随第一连接滑块运动，第二伸缩油缸、第三横向调节油缸、第一随动滑块与转向机构左侧上述各部分调节、运动原理相同。

所述第一转向油缸通过支撑座，一端与第一连接滑块连接，另一端与第二连接滑块相连接；第二连接滑块通过轴孔配合，能沿着转向铰接座上的圆柱滑轨横向运动；第一横向调节油缸、第二横向调节油缸、第三横向调节油缸、第四横向调节油缸均是一端通过转向铰接座上的销轴固定于转向铰接座，另一端分别与各自对应的连接滑块上的销轴连接。

所述转向铰接座一端与伸缩座通过销轴连接，通过第一转向油缸与第二转向油缸的伸缩驱动，能实现铰接特种车辆前后车体转向运动；连接座通过销轴与转向铰接座的另一端相连接，俯仰油缸一端通过俯仰支座与转向铰接座连接，俯仰油缸另一端通过支撑座与连接座连接，连接座与前车体连接，通过俯仰油缸的伸缩驱动能实现铰接特种车辆前后车体的俯仰运动；在某些特定的情况下，可以去掉俯仰油缸，实现铰接特种车辆前后车根据地形变化的被动俯仰运动。

所述第一锁紧机构包括锁紧连接座、电磁伸缩阀块、螺钉和锁紧滑块；第一锁紧机构通过第一连接滑块上的销轴实现二者的连接，当铰接车辆转向时，第一伸缩杆通过轴孔配合，能沿着锁紧连接座上的通孔，沿自身轴向运动；当铰接车辆直线行驶、以固定转向半径行驶以及某些转角不变的作业情况下，控制电磁伸缩阀伸长，推动锁紧滑块，使得锁紧滑块与第一伸缩杆的相接触，锁紧滑块与第一伸缩杆有一对相契合的斜面，当电磁伸缩阀块伸长使二者接触时，由于斜面作用，第一伸缩杆无法沿着自身轴线向前运动，但可以向后运动；同理右侧的第二伸缩杆也无法沿着自身轴线向前运动，这样便实现了整个转向机构的锁死，这样便可以增加转向机构的等效刚度，在铰接特种车辆高速直线行驶或以固定转向半径行驶，增加了铰接车辆稳定性，抑制蛇形摆动现象；在铰接特种车辆转角不变的作业情况下减少转向油缸的负载。

所述特种车辆铰接机构整体关于前车体和后车体的纵向中心线水平对称布置。在各个油缸与铰接转向座上的销轴，连接滑块、随动滑块、伸缩杆的端部均匀螺母实现限位；在圆柱滑轨端部通过螺纹连接，实现挡片的固定从而实现各个连接滑块的限位。

本发明有益效果：

1.本发明可根据转角需求，通过伸缩油缸、横向调节油缸的伸缩调节，可实现铰接机构横纵向调节，相对于固定转向机构能够实现铰接特种车辆在不同角度需求下自身的调整，兼顾液压系统刚度的自身等效刚度与液压系统能耗，在前后车体较宽而需要转角较大时保证了转角的实现，从而实现铰接特种车辆小半径的转向运动。

2.本发明通过锁紧机构，增强了转向机构的等效刚度，在接特种车辆高速直线行驶或以固定转向半径行驶，增加了铰接车辆稳定性，通过机械结构抑制蛇形摆动现象；在铰接特种车辆转角不变的一些作业情况下减少转向油缸的负载，从而实现液压系统的节能。

3.本发明通过伸缩油缸可改变转向机构的长度，从而改变整个特种铰接车辆的整车长度以及前后车的轴距；在某些非结构地形下，通过改变前后车的轴距，对调整整个车辆的重心位置，改变车轮负载分布，提高了车辆的行驶稳定性，越障过沟的能力。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2本发明的结构仰视图；

图3锁紧机构结构示意图；

图4本发明在原始位置示意图；

图5本发明横向调节油缸、伸缩油缸作用时示意图；

图6本发明在纵向油缸未调节时转向最大角度示意图；

图7本发明在纵向油缸调节时转向最大角度示意图。

其中：1-扭转座，2-第一伸缩油缸，3-伸缩座，4-第一连接滑块，5-支撑座，6-第一锁紧机构，7-第一伸缩杆，8-第一转向油缸，9-转向铰接座，10-第二连接滑块，11-第一横向调节油缸，12-连接座，13-第二横向调节油缸，14-俯仰油缸、15-第二连接滑块，16-第二转向油缸，17-第二伸缩杆，18-第二锁紧机构，19-挡片，20-第一随动滑块，21-第二伸缩油缸，22-第三横向调节油缸，23-第四横向调节油缸，24-第二随动滑块，25-俯仰连接座，26-后车体，27-前车体。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种铰接特种车辆的铰接机构，包括扭转座1、伸缩第一油缸2、伸缩座3、第一连接滑块4、支撑座5、第一锁紧机构6、第一伸缩杆7、第一转向油缸8、转向铰接座9、第二连接滑块10、第一横向调节油缸11、连接座12、第二横向调节油缸13、俯仰油缸14、第二连接滑块15、第二转向油缸16、第二伸缩杆17、第二锁紧机构18、挡片19、第一随动滑块20、第二伸缩油缸21、第三横向调节油缸22、第四横向调节油缸23、第二随动滑块24、俯仰连接座25、后车体26和前车体27，扭转座1与后车体26连接，能实现铰接特种车辆前后车的扭转运动；扭转座1一侧拥有两个圆柱滑轨，伸缩座3上开有通孔，扭转座1与伸缩座3通过轴孔配合，能实现伸缩座1在扭转座3上圆柱滑轨上实现纵向运动，通过第一伸缩油缸2与第二伸缩油缸21的伸缩实现整个铰接机构纵向的长度调节；第一伸缩油缸2一端与第二随动滑块24通过第二随动滑块24上的销轴连接，第一伸缩油缸2另一端与第一连接滑块4通过第一连接滑块4上的销轴连接，第二随动滑块24可沿着扭转座1上的滑道运动，在扭转座1上的滑道端部具有挡块以防止第二随动滑块24脱落，第一连接滑块4开有通孔，通过轴孔配合，能沿着伸缩座3上的圆柱滑轨横向运动；通过第四横向调节油缸23伸缩能实现第一连接滑块4处于伸缩座3上圆柱滑轨的不同位置以调节第一转向油缸8和第一伸缩油缸2的横向位置，在第一伸缩油缸2长度一定的情况下，第二随动滑块24跟随第一连接滑块4运动，第二伸缩油缸16、第三横向调节油缸22、第一随动滑块20与转向机构左侧上述各部分调节、运动原理相同。

所述第一转向油缸8通过支撑座5，一端与第一连接滑块4连接，另一端与第二连接滑块10相连接；第二连接滑块10通过轴孔配合，能沿着转向铰接座9上的圆柱滑轨横向运动；第一横向调节油缸11、第二横向调节油缸13、第三横向调节油缸22、第四横向调节油缸23均是一端通过转向铰接座9上的销轴固定于转向铰接座9，另一端分别与各自对应的连接滑块上的销轴连接。

所述转向铰接座9一端与伸缩座3通过销轴连接，通过第一转向油缸8与第二转向油缸16的伸缩驱动，能实现铰接特种车辆前后车体转向运动；连接座12通过销轴与转向铰接座9的另一端相连接，俯仰油缸14一端通过俯仰支座25与转向铰接座9连接，俯仰油缸14另一端通过支撑座与连接座12连接，连接座12与前车体27连接，通过俯仰油缸14的伸缩驱动能实现铰接特种车辆前后车体的俯仰运动；在某些特定的情况下，可以去掉俯仰油缸14，实现铰接特种车辆前后车根据地形变化的被动俯仰运动。

如图3所示，所述第一锁紧机构6包括锁紧连接座601、电磁伸缩阀块602、螺钉603和锁紧滑块604；第一锁紧机构6通过第一连接滑块4上的销轴实现二者的连接，当铰接车辆转向时，第一伸缩杆7通过轴孔配合，能沿着锁紧连接座601上的通孔，沿自身轴向运动；当铰接车辆直线行驶、以固定转向半径行驶以及某些转角不变的作业情况下，控制电磁伸缩阀602伸长，推动锁紧滑块603，使得锁紧滑块603与第一伸缩杆7的相接触，锁紧滑块603与第一伸缩杆7有一对相契合的斜面，当电磁伸缩阀块602伸长使二者接触时，由于斜面作用，第一伸缩杆7无法沿着自身轴线向前运动，但可以向后运动；同理右侧的第二伸缩杆17也无法沿着自身轴线向前运动，这样便实现了整个转向机构的锁死，这样便可以增加转向机构的等效刚度，在铰接特种车辆高速直线行驶或以固定转向半径行驶，增加了铰接车辆稳定性，抑制蛇形摆动现象；在铰接特种车辆转角不变的作业情况下减少转向油缸的负载。

所述特种车辆铰接机构整体关于前车体27和后车体26的纵向中心线水平对称布置。在各个油缸与各自对应的铰接转向座、连接滑块、随动滑块上的销轴，伸缩杆的端部均有螺母实现限位，防止各个油缸脱落；在扭转座1、连接座3、铰接转向座9上的圆柱滑轨端部通过螺纹与挡片19连接，从而实现各个连接滑块的限位，防止脱落。

如图4和图5所示，分别是处于原始位置的铰接机构以及伸缩油缸、横向调节油缸作用时的在转向机构。根据各个伸缩油缸、横向调节油缸可以调节整个铰接机构的长度以及宽度。在铰接特种车辆直线行驶或者小角度转向时，在没有其他特殊需求时候，第一伸缩油缸2、第二伸缩油缸21处于最短状态，尽量缩短整个机构长度；在车辆小负载，或者路面状况比较好情况下，适当调节横向调节油缸，使得铰接机构横向上尽可能窄一点，这样在满足刚度的要求情况下，减小转向油缸行程以节省能量。在车辆负载较大，路况较差时，为了保证转向机构等效刚度，使铰接机构横线上尽可能宽一点以保证转向机构刚度，增强车辆稳定性。在铰接特种车辆的不同需求条件下，例如在各种不同类型的路况下，不同的负载状态下，调节伸缩油缸，改变车辆轴距以及前后车轴到铰点的距离来提升车辆的稳定性与通过性。

如图6和图7所示，分别在伸缩油缸最短与最长时，铰接机构能够实现的最大转向角度，对比两种状态下，在伸缩油缸处于最长时，铰接机构的最大转向角度要远大于处于伸缩油缸处于最短时的转向角度。虽然在大多数工况下伸缩油缸处于最短情况下都能满足转角需求；但是对于特种铰接车辆需要执行大转角小半径的转向运动时，尤其是对于一些车体较宽的铰接特种车辆，若无法调节铰接机构长度则无法满足此时的运动需求；在小转角转向时，为了保证转向部分刚度以保证车辆稳定性，需要使铰接机构尽可能的短一些，在大转角小半径转向时，受限于车体宽度，尽可能使铰接机构长一些，所以根据实际需求，通过调节伸缩油缸长度来改变铰接机构的长度，使得铰接特种车辆铰接机构具有一定的变化来适应各种工况的需求，对比固定的铰接机构具有较大优势。

Claims (1)

1.一种铰接特种车辆的铰接机构，其特征在于：包括扭转座(1)、伸缩第一油缸(2)、伸缩座(3)、第一连接滑块(4)、支撑座(5)、第一锁紧机构(6)、第一伸缩杆(7)、第一转向油缸(8)、转向铰接座(9)、第二连接滑块(10)、第一横向调节油缸(11)、连接座(12)、第二横向调节油缸(13)、俯仰油缸(14)、第二连接滑块(15)、第二转向油缸(16)、第二伸缩杆(17)、第二锁紧机构(18)、挡片(19)、第一随动滑块20、第二伸缩油缸(21)、第三横向调节油缸(22)、第四横向调节油缸(23)、第二随动滑块(24)、俯仰连接座(25)、后车体(26)和前车体(27)，扭转座(1)与后车体(26)连接，能实现铰接特种车辆前后车的扭转运动；扭转座(1)一侧拥有两个圆柱滑轨，伸缩座(3)上开有通孔，扭转座(1)与伸缩座(3)通过轴孔配合，能实现伸缩座(1)在扭转座(3)上圆柱滑轨上实现纵向运动，通过第一伸缩油缸(2)与第二伸缩油缸(21)的伸缩实现整个铰接机构纵向的长度调节；第一伸缩油缸(2)一端与第二随动滑块(24)通过第二随动滑块(24)上的销轴连接，第一伸缩油缸(2)另一端与第一连接滑块(4)通过第一连接滑块(4)上的销轴连接，第二随动滑块(24)可沿着扭转座(1)上的滑道运动，在扭转座(1)上的滑道端部具有挡块以防止第二随动滑块(24)脱落，第一连接滑块(4)开有通孔，通过轴孔配合，能沿着伸缩座(3)上的圆柱滑轨横向运动；通过第四横向调节油缸(23)伸缩能实现第一连接滑块(4)处于伸缩座(3)上圆柱滑轨的不同位置以调节第一转向油缸(8)和第一伸缩油缸(2)的横向位置，在第一伸缩油缸(2)长度一定的情况下，第二随动滑块(24)跟随第一连接滑块(4)运动，第二伸缩油缸(16)、第三横向调节油缸(22)、第一随动滑块20与转向机构左侧上述各部分调节、运动原理相同；

所述第一转向油缸(8)通过支撑座(5)，一端与第一连接滑块(4)连接，另一端与第二连接滑块(10)相连接；第二连接滑块(10)通过轴孔配合，能沿着转向铰接座(9)上的圆柱滑轨横向运动；第一横向调节油缸(11)、第二横向调节油缸(13)、第三横向调节油缸(22)、第四横向调节油缸(23)均是一端通过转向铰接座(9)上的销轴固定于转向铰接座(9)，另一端分别与各自对应的连接滑块上的销轴连接；

所述转向铰接座(9)一端与伸缩座(3)通过销轴连接，通过第一转向油缸(8)与第二转向油缸(16)的伸缩驱动，能实现铰接特种车辆前后车体转向运动；连接座(12)通过销轴与转向铰接座(9)的另一端相连接，俯仰油缸(14)一端通过俯仰支座(25)与转向铰接座(9)连接，俯仰油缸(14)另一端通过支撑座与连接座(12)连接，连接座(12)与前车体(27)连接，通过俯仰油缸(14)的伸缩驱动能实现铰接特种车辆前后车体的俯仰运动；

所述第一锁紧机构(6)包括锁紧连接座(601)、电磁伸缩阀块(602)、螺钉(603)和锁紧滑块(604)；第一锁紧机构(6)通过第一连接滑块(4)上的销轴实现二者的连接，当铰接车辆转向时，第一伸缩杆(7)通过轴孔配合，能沿着锁紧连接座(601)上的通孔，沿自身轴向运动；当铰接车辆直线行驶、以固定转向半径行驶以及某些转角不变的作业情况下，控制电磁伸缩阀(602)伸长，推动锁紧滑块(603)，使得锁紧滑块(603)与第一伸缩杆(7)的相接触，锁紧滑块(603)与第一伸缩杆(7)有一对相契合的斜面，当电磁伸缩阀块(602)伸长使二者接触时，由于斜面作用，第一伸缩杆(7)无法沿着自身轴线向前运动，但能向后运动；同理右侧的第二伸缩杆(17)也无法沿着自身轴线向前运动，实现了整个转向机构的锁死；

所述特种车辆铰接机构整体关于前车体(27)和后车体(26)的纵向中心线水平对称布置；在扭转座(1)、连接座(3)、铰接转向座(9)上的圆柱滑轨端部通过螺纹与挡片(19)连接。

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